酸度計簡稱PH計,主要用來測量液體介質的酸堿度值,是目前我國氣象臺站廣泛使用的測量酸雨的基本儀器
隨著現(xiàn)在經(jīng)濟的迅速發(fā)展,應用范圍和技術在不時擴大和更新,各種各樣的PH計,PH酸度計產品被用來精密丈量液體介質的酸堿度值,包括工業(yè)上加工,食品行業(yè)的丈量等,PH計配上相應的離子選擇電極也可以丈量離子電極電位MV值。用PH計酸度計進行電位測量,丈量pH最精密的方法,廣泛應用于工業(yè),農業(yè),科研,環(huán)保等領域。對于初次使用PH計的用戶,下面我來了解一下pH計的主要三大結構部件。
pH計由三個部件構成:
1一個參比電極;
2一個玻璃電極,其電位取決于周圍溶液的pH;
3一個電流計,該電流計能在電阻極大的電路中丈量出微小的電位差。
目前酸度計種類、型號很多,但基本構造都相似,都主要由指示電極、參比電極、被測液、導線連接組成一個原電池裝置。
1.參比電極
在工作電池中,電位恒定不變的電極稱為參比電極。參比電極是決定指示電極電位的重要因素。最精確的參比電極是標準氫電極,但于其制作比較麻煩,實際應用不多。常見的參比電極是甘電極和銀-氯化銀電極。
1)甘汞電極是由汞(Hg)和甘汞的糊狀物裝入一定濃度的溶液中構成的。
甘汞電極(參比電極)的特點是電位值固定不變,其電極反應式如下:
電位在t=25℃時表達式為:
其中為標準甘汞電極電位值。由上式可知,當t一定時,甘汞電極的點位值取決于KC1溶液中CI-濃度。C1-汞電極中氯化鉀溶液常用的濃度有三種,每種對應的甘汞電極的
2)銀-氯化銀電極
也是一種廣泛應用的參比電極,它是將銀絲表面鍍上一層氯化銀,侵入到用氯化銀飽和的一定濃度的氯化鉀溶液中,其電極反應為:
由上式可知,當l一定時,銀-氯化銀電極的點位置也取決于KC1溶液中的C1-濃度,銀-氯化銀電極中氯化鉀溶液常用的濃度有三種,每種濃度對應的銀-氯化銀電極的電位
2.指示電極
指示電極的電位隨待測離子的濃度的變化而改變。為避免共存離子的干擾,要求指示電極對其響應離子應具有較高的選擇性。另外,指示電極還應具有靈敏度高、測量濃度范圍寬、響應速度快等特點。按結構和原理的不同,可將指示電極分為金屬-金屬離子電極、金屬-金屬難溶鹽電極、惰性金屬電極和離子選擇性電極等。在直接電位法測定溶液pH中,最常見的是離子選擇性電極中的pH玻璃電極。
玻璃電極的功能是建立一個對所測量溶液的氫離子活度發(fā)生變化作出反應的電位差。把對pH敏感的電極和參比電極放在同一溶液中,就組成一個原電池,該電池的電位是玻璃電極和參比電極電位的代數(shù)和。E電池=E參比 E玻璃,如果溫度恒定,這個電池的電位隨待測溶液的pH變化而變化,而測量pH計中的電池發(fā)生的電位是困難的因其電動勢非常小,且電路的阻抗又非常大 1-100MΩ;因此,必需把信號放大,使其足以推動規(guī)范毫伏表或毫安表。
1)pH玻璃電極的主要部分是一個玻璃泡,泡的下半部為特殊材料組成的玻璃薄膜。膜厚為30~100μm。在玻璃泡中裝有O.lmol/LHCl溶液作為內參比溶液(或稱為內充液),內充液中插入一根銀-氯化銀電極作為內參比電極。內參比電極的電位是恒定的,與被測溶液的PH無關。玻璃電極作為指示電極,其作用主要在玻璃膜上。
2)膜電位當玻璃電極作為指示電極浸人被測溶液時,玻璃膜處于內部溶液和試樣溶液之間,這時跨越玻璃膜產生一電位差△EM,這種電位差稱為膜電位,它與氫離子活度之間的關系符合能斯特公式:
3)不對稱電位由式可見,當ch試=ch內時,厶EM應為零。但實際上測量表明并不等于零,跨越玻璃膜仍存在一定的電位差,這種電位差稱為不對稱電位。當玻璃電極在水溶液中長吋間浸泡后,可使不對稱電位達到恒定值,合并于式的常數(shù)K中。
4)玻璃電極的電位玻璃電極具有內參比電極,通常是銀-氯化銀電極,其電位是恒定的,與待測pH無關。所以玻璃電極的電位值應是內參比電極和膜電位之和。
玻璃電極的優(yōu)點是對H+有高度的選擇性,使用范圍廣,不受氧化劑、還原劑影響,適用于有色、渾濁或膠態(tài)溶液的pH測定及具有響應快(達到平衡快)、不沾污試液的特點。但由于膜太薄,不能用于含F(xiàn)-的溶液,并且電極電阻高。玻璃電極的pH測量范圍一般為1~10。當試液PH《1時,測量結果偏高,稱為“酸差”。當試液pH》10時,測量結果偏低,稱為“堿差”或“鈉差”。
3.電流計的功能就是將原電池的電位放大若干倍,放大了信號通過電表顯示出,電表指針偏轉的水平表示其推動的信號的強度,為了使用上的需要,pH電流表的表盤刻有相應的pH數(shù)值;而數(shù)字式pH計則直接以數(shù)字顯出pH值。